Transcript Fives, Cryogenics | Energy - GEP-AFTP

Une nouvelle offre technologique
Florian PICARD
JAH
2014
Plan de la présentation
Qui est Fives
Cryo
La nouvelle
offre
technologique
d’échangeur
Exemples
d’utilisation
Cryogenics | Energy
Fives
Ultimate machines
Ultimate factory
Confidential
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Cryogenics | Energy
3
Fives, an international industrial engineering Group
Fives designs and supplies machines,
process equipment and production
lines for the world’s biggest industrial
players.
Confidential
4
Confidential
5
Cryogenics | Energy
Fives, Cryogenics | Energy
Qui sommes-nous ?
Confidential
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Cryogenics | Energy
6
Fives Cryogenics | Energy
An international compagny based on a worldwide scope of activities
Fives Cryo, France
Heat Exchanger
Cod Boxes
Cores-in-Drums
Cryomec Cryogenic Pumps
Switzerland
Centrifugal pumps
Piston Pumps
Fives Cryo, USA
Sales office
Fives Cryo, China
Heat Exchangers
Cold Boxes
Cores-in-Drums
Close to
500
employees
Confidential
Cryogenics | Energy
7
Fives Cryogenics | Energy
Equipments
Brazed Heat Exchangers
Cryomec Centrifugal pumps
Cold Boxes
Core-in-Drums
Cryomec Piston Pumps
Confidential
Cryogenics | Energy
8
Fives Cryogenics | Energy
Markets
Air Séparation units
Olefins (Ethylene…)
Natural Gas Processing
&
SynGas
LNG
Floating LNG
Confidential
Cryogenics | Energy
9
Les échangeurs à plaques et ailettes en aluminium brasées
fabrication
Confidential
Cryogenics | Energy
10
JAH
2014
Echangeurs à plaques et ailettes
brasées en aluminium
Dimensions
maximales
8m x 1.3m x 2m
Multi-fluides
Jusqu’à 20
Température
-270°C à 65°C
Pression max
140bar
-454°F à 149°F
2030psi
Industries
cryogéniques
Air, Hydrocarbure,
Chimie
Empilage
Tôle
Brasage
Onde
Barre
Un corps
Compact
Efficace
Léger
De 4 à 12mm
Faible
température de
pincement
(<1°C)
Faibles pertes
de charge
Différences de
pression
élevées entre
fluides
Bonne tenue
mécanique
Confidential
Cryogenics | Energy
JAH
2014
Qu’est ce que le brasage ?
ondes
Four de brasage sous vide
Brasure
Température de brasage
tôle
T°
Point de fusion
aluminium
T° brasure
Point de fusion
brasure
onde
tôle
Joint brasé
Aluminium ~ 620°C
JAH
2014
Une nouvelle technologie d’échangeur
compact en acier inoxydable
Savoir-Faire
Echangeurs en
aluminium
Conception
Fabrication
Installation
& mise en
service
Echangeurs en
acier inoxydable
JAH
2014
Segmentation technique de l’offre
des échangeurs compacts
Pression (bar)
800
Echangeur à plaques
gravées soudo-diffusées
500
400
Nouvelle technologie
Fives Cryo Acier Inox
(brasage)
250
150
Fives Cryo Alu
-270
65
70
0
Plaques soudées
Plaques
550
« Platular plate »
250
500
700
750
Temp. (°C)
900
1000
JAH
2014
Les échangeurs Fives Cryo dans les
applications GNL
Légende
•TRAITEMENT DE GAZ
•SEPARATION DES LOURDS
REGAZIFICATION
Echangeur(s) en Aluminium
Echangeur(s) en Acier Inox
RELIQUEFACTION
LIQUEFACTION
RELIQUEFACTION
PROPULSION
Extraction
Traitement
Stockage
Transport
Onshore et Offshore
Regazéification
Stockage
Distribution
JAH
2014
Deux matériaux complémentaires :
L ’aluminium et l’acier inoxydable
Aluminium
Acier Inox
De -270°C à 65°C
De -270°C à 600°C
Conductivité
thermique
Capacité
thermique
Densité
Tenue mécanique
Tenue corrosion
Domaine de
température
d’utilisation
JAH
2014
Une nouvelle offre d’échangeur
compact en acier inoxydable
PFHE
(Plate-Fin Heat Exchanger)
Plaques et ailettes brasées
PCHE
(Printed Circuit Heat Exchanger)
Plaques gravées brasées
Par brasage
Niveau de maturité de la technologie (TRL)
JAH
2014
Plaques et ondes
Recherche de base et
appliquée
Qualification technologique,
jusqu’à la série
Observation du
principe
physique de
base
Formulation du
concept
technologique
Preuve
expérimentale
du concept
Validation des
fonctions clés du
concept
Validation du
concept en
environnement
représentatif
Démonstration
dans un
environnement
réel simulé
Démonstration
dans un
environnement
opérationnel
Qualification
dans un
environnement
opérationnel
Validation dans
un
environnement
opérationnel
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2011
2008
Projet
R&D
N°1
Plaques gravées
Recherche avancée et
démonstration technologique
129 x 25 x 319 mm
2009
Projet R&D
N°2
2013
Projet R&D
N°2
2013
2009
2014
250 x 300 x 2000 mm
Un projet en cours :
Application GNL
2014
?
Nouveau projet R&D
100 x 120 x 350 mm
2013
JAH
2014
Les moteurs du marché des
échangeurs compacts
Optimisation
des procédés
Gaz naturel : onshore et offshore
Gaz de l’air : N2, O2, Ar
Chimie : Ethylène, polymère…
Efficacité
Énergétique
Réduction des pertes
thermiques
Récupération de chaleur
Pompe à chaleur
Cycle ORC
Energies renouvelables
Alternatives
environnementales
Hydrogène
Méthanol
CO2
Flexibilité
Énergétique
Echangeurs
Hautes
Performances
Design flexible
Stockage
thermodynamique
Intensification des
procédés
Réacteur-échangeur
Echangeurs « intelligents »
JAH
2014
Deux positionnements clés
EFFICACITE
Rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la
machine sur ce qui a été dépensé pour la faire fonctionner
(thermique, hydraulique)
COMPACITE
La compacité, exprimée en m2/m3, exprime la valeur de
la surface d’échange par rapport au volume extérieur de
l’échangeur que l’on nomme également encombrement.
JAH
2014
Deux positionnements clés
Compacité
Réduire la taille des
équipements
Efficacité
Nouvelle solution
d’intégration
procédé
Amélioration des
équipements
Amélioration des
procédés
Gain de poids
Réduction du
nombre
d’échangeurs
Augmentation des
performances
Intensification
énergétique
Réduction des
volumes = sécurité
Intensification et
miniaturisation
Flexibilité
Condenseur et/ ou
rebouilleur intégrés
aux colonnes
Limitation de
l’empreinte
écologique
Simplification des
systèmes
Réacteur –
échangeur
autres
JAH
2014
Exemple :
La regazéification de gaz naturel
COMPACITE
Gaz Naturel
Liquéfié
-160°C
« Regas »
Gaz Naturel
>0°C
FSRU
Un procédé de regazéification
JAH
2014
BOG Cooler
LNG Evaporator
-150°C
GNL
LNG Trim Heater
-6°C
GN
Ti HE 1
Ti HE 2
BOG
Water
Water
Propane
Conception de l’évaporateur
JAH
2014
Courbes composites de l’évaporateur de LNG
Température (°C)
-1.4°C
-6°C
∆T=144°C
longueur
LNG
-150°C
-6°C
∆T=134°C
∆T=134°C
w=0.3
Propane
w=0.3
-1.4°C
Propane
LNG
∆T=144°C
-150°C
Flux enthalpique (kW)
2290 kW
JAH
2014
Conception de l’évaporateur
Courbes composites de l’évaporateur de LNG
Température (°C)
-1.4°C
-6°C
Application cryogénique
Propane
w=0.3
 ∆T élevée entre fluides chaud et froid
 ∆T élevée entre les bouts chaud et froid
∆T=134°C
Risques de contraintes
thermo-mécaniques ?
LNG
Aluminium applicable ?
Acier inoxydable préférable
∆T=144°C
-150°C
Flux enthalpique (kW)
2290 kW
JAH
2014
Conception de l’évaporateur
Courbes composites de l’évaporateur de LNG
Température (°C)
-1.4°C
-6°C
Propane
w=0.3
∆T=134°C
LNG
∆T=144°C
Cartographie des contraintes thermo-mécaniques
-150°C
Flux enthalpique (kW)
2290 kW
JAH
2014
Exemple :
Les systèmes de compression
EFFICACITE
Gaz
basse pression
Système de
compression
Gaz
haute pression
3 étages de
compression
Exemple :
Les systèmes de compression
JAH
2014
Pression
Compression
Gaz
Gaz
Gaz
P1
P2
P3
T2
T1
T3
P7≈ P3
7’ 7
3
2ème étage
Compresseur
P6≈ P2
Compression
1er étage
Refroidissement
Gaz
Gaz
gaz
gaz
P1
P2
P6
P7
T1
T2
T6
T7
Compresseur
2
6’ 6
Échangeur
P1
1
V7 V6
V3 V2
V1
Volume
→ Minimiser la température de pincement
JAH
2014
Exemple :
Un échangeur multi-fluides
EFFICACITE
COMPACITE
Echangeur multifludies
JAH
2014
Unité de production d’Ethylène
Unité de production
d’Ethylène
JAH
2014
E1
E2
31
Une nouvelle offre technologique
d’échangeur compact
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